基于CFD方法的池火灾温度场仿真模型

在化工园区、仓储物流场所的消防安全评估工作中，池火灾的热辐射影响范围、火焰温度分布规律是制定防火间距、应急疏散方案、消防设施配置方案的核心参考依据，传统的实体池火试验成本高、风险大，且难以复现不同环境风速、燃料类型、池面尺寸下的全工况燃烧特性，基于计算流体动力学的数值仿真模型，能够在可控的参数边界内完成多工况迭代计算，输出不同空间位置的温度、热辐射通量、烟气扩散速度等关键参数，为安全设计提供量化支撑。该仿真模型针对敞开空间内的液体池火燃烧场景搭建，计算域的设置充分考虑了火焰羽流的发展边界，在火焰核心区、近池面区域进行了网格局部加密，既保证了温度梯度较大区域的计算精度，也控制了整体网格规模以提升计算效率，模型中耦合了燃烧化学反应动力学模型与湍流流动模型，能够准确还原液体燃料受热蒸发、蒸气与空气混合、燃烧放热、高温羽流抬升的完整物理过程。从温度场输出结果来看，火焰核心区的温度峰值符合烃类液体池火的实际燃烧温度区间，火焰形态呈现出典型的轴对称羽流特征，随着高度增加，火焰直径逐渐扩大、温度逐步降低，与实际试验观测到的池火形态高度吻合，模型的边界条件设置充分考虑了地面的固壁约束、敞开空间的大气压力边界，能够模拟自然通风条件下的稳定燃烧状态。在实际工程应用中，该模型可通过调整燃料类型、池火直径、环境风速等输入参数，适配不同场景的火灾风险评估需求，比如在化工储罐区的安全评估中，可根据储罐的防火堤有效容积换算等效池火直径，代入模型计算得到相邻储罐、管廊、操作平台位置的热辐射强度，校核现有防火间距是否满足安全要求，也可用于验证消防水炮、防火隔热层的防护效果，通过对比设置防护措施前后的温度场分布，量化防护设施的实际效能。模型搭建过程中对燃烧反应速率、湍流模型参数的选取均经过试验数据校准，避免了通用仿真参数带来的结果偏差，温度标尺的设置覆盖了从环境温度到火焰峰值温度的完整区间，能够直观呈现不同区域的温度层级，方便设计人员快速识别高温危险区域的分布范围，在人员安全疏散通道的规划中，可基于温度场的分布结果，划定不同暴露时间下的人员安全耐受边界，优化疏散路线的走向与安全出口的设置位置。